单细胞 RNA 测序揭示 T 细胞在小鼠干眼病进展中的特征及潜在治疗意义

【字体: 时间:2025年04月29日 来源:European Journal of Medical Research 2.8

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  干眼病(DED)发病机制中 T 细胞的调控作用不明。中南大学研究人员运用 CyTOF 和 scRNA-seq 技术研究小鼠 DED 模型免疫反应,发现 CD4+和 CD8+ T 细胞变化规律及 15 种 T 细胞亚群。该研究为 DED 免疫治疗提供新思路。

  在眼科疾病的研究领域,干眼病(Dry Eye Disease,DED)逐渐成为备受关注的焦点。干眼病可不是简单的眼睛干涩,它是一种由多种因素引发的眼表疾病,就像一个隐藏在眼睛里的 “小恶魔”,会破坏眼表的正常生理平衡。它主要分为水液缺乏型干眼(aqueous-deficient dry eye,ADDE)和蒸发过强型干眼(evaporative dry eye,EDE) ,其中 EDE 更为常见,约占病例的 80% 以上。
干眼病患者的眼睛常常处于一种炎症状态,眼表的泪膜稳定性变差,渗透压升高,就像原本平静的湖面变得波涛汹涌,这会进一步引发一系列问题,比如角膜上皮屏障受损、结膜杯状细胞凋亡,严重影响患者的视觉质量和生活质量。之前的研究已经发现,免疫系统的炎症和失调在干眼病的发病过程中起着关键作用,但 T 细胞在干眼病发展过程中的具体作用机制却一直是个谜团。T 细胞作为免疫系统的重要 “战士”,它在干眼病中到底是如何发挥作用的呢?为了解开这个谜团,中南大学的研究人员开展了一项极具意义的研究,相关成果发表在《European Journal of Medical Research》上。

研究人员主要运用了两种关键技术:细胞飞行时间质谱技术(Cytometry by time-of-flight,CyTOF)和单细胞 RNA 测序技术(single-cell RNA sequencing,scRNA-seq)。他们从湖南 SJA 实验动物有限公司获取 6 周龄雄性 C57BL/6 J 小鼠,构建了干眼病小鼠模型,将小鼠分为正常对照组(D0 组)、0.2% 苯扎氯铵处理 3 天组(D3 组)和处理 7 天组(D7 组)。

在研究结果部分,首先是小鼠干眼病模型的建立。通过泪液分泌量测量(Schirmer Test)和角膜荧光素钠染色评分等实验发现,D3 组和 D7 组小鼠泪液分泌量明显减少,角膜上皮损伤加重,H&E 染色和 PAS 染色也显示出角膜组织和结膜杯状细胞的异常变化,这表明成功建立了干眼病小鼠模型。

接着,CyTOF 结果揭示了干眼病发展过程中免疫景观的变化。研究人员对小鼠眼睑组织的免疫细胞进行分析,发现 T 细胞和巨噬细胞的变化最为显著。在 D3 组,CD4+ T 细胞和巨噬细胞数量减少,而到了 D7 组,CD4+和 CD8+ T 细胞比例显著升高,但巨噬细胞比例在 D7 组和 D3 组之间没有明显差异。同时,T 细胞的功能特征和比例也随着干眼病的发展而改变。

进一步对 T 细胞进行深入研究,CyTOF 结果显示 T 细胞存在异质性。研究人员将 T 细胞分为 12 个亚类,发现不同 T 淋巴细胞亚群在 D0、D3 和 D7 组之间存在显著差异。

scRNA-seq 结果则进一步阐明了干眼病的免疫特征。通过对小鼠眼睑组织的单细胞转录组分析,发现巨噬细胞比例先升后降,CD4+ T 细胞和 CD8+ T 细胞在 D3 组显著降低,这与 CyTOF 分析结果一致,但巨噬细胞的变化趋势在两种技术的分析中存在差异。此外,scRNA-seq 还验证了 T 细胞的异质性,成功鉴定出 15 种不同的 T 细胞类型,并且发现调节性 T 细胞的频率随着干眼病的进展而增加。

在细胞间通讯方面,研究发现随着干眼病的发展,免疫细胞间相互作用的数量和强度发生变化。在疾病初期(D3 组),细胞间通讯增加,可能与免疫激活和炎症反应有关;而在后期(D7 组),细胞间通讯显著减少,这可能与疾病的慢性进展和组织损伤有关。

通过伪时间分析(Pseudotime analysis)构建 T 细胞的发育轨迹,发现 CD4+ T 细胞和 CD8+ T 细胞的分化轨迹相似,表明它们在免疫反应中可能具有协同作用,而自然杀伤 T(NKT)细胞的发育轨迹则与其他 T 细胞亚群明显不同。

在研究结论和讨论部分,此次研究通过综合运用 CyTOF 和 scRNA-seq 技术,系统地分析了 T 细胞在干眼病发展过程中的动态变化。研究发现 T 细胞在干眼病发展过程中呈现出先抑制后扩张的双相反应模式,这表明 T 细胞可能通过适应性增殖来对抗炎症。同时,T 细胞的异质性也提示干眼病可能是一种免疫异质性疾病。这些发现为深入理解干眼病的免疫发病机制提供了新的视角,也为开发以 T 细胞为靶点的免疫调节治疗策略奠定了基础,有望改善干眼病患者的临床治疗效果。不过,该研究也存在一定的局限性,比如苯扎氯铵诱导的干眼病模型不能完全反映人类干眼病的慢性适应性免疫反应,且存在种属差异。未来的研究可以考虑采用多区域采样和纵向人类数据跟踪等方法,进一步深入研究干眼病的发病机制。

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